스마트폰이나 로봇이 유해가스를 즉시 냄새를 감지한 후 알려주거나, 접촉한 사람의 체온과 땀의 정보를 분석해 건강상태를 체크해주는 것이 가능해질 전망이다.
미래창조과학부는 16일 글로벌프런티어 ‘나노기반 소프트일렉트로닉스연구단’이 촉각, 온도, 습도는 물론 인간의 피부가 감지할 수 없는 다양한 유해가스와 유기용매 등을 분별하는 후각 기능이 보완된 ‘냄새 맡는 전자피부’를 세계 처음으로 개발했다고 밝혔다.
연구진이 개발한 전자피부(e-skin)는 ‘전기용량’이란 특성을 이용한 것. 전기용량이란 물체가 전기를 저장할 수 있는 능력을 말한다. 웨어러블 건강진단기기, 감각을 느끼는 디스플레이, 다기능성 로봇 피부 등 응용 분야가 다양하다.
연구진은 압력, 터치와 같은 촉각뿐만 아니라 온도와 습도, 유해가스 및 유기용매에 의해서도 전기용량이 변화한다는 점에 착안했다.
연구진은 우선 화학기상증착법(CVD)를 통해 전기전도도와 탄성이 높은 탄소나노튜브 섬유를 합성했고 이를 기반으로 착용형(웨어러블) 압전전기용량(piezo-capacitive·압력에 따른 전기용량 변화 이용) 방식의 소자를 만들었다.
이 소자는 휘어지고 늘어나는 피부 특성을 가지면서도 지금까지 보고된 촉각 감지 중심의 전자피부와는 달리 하나의 소자가 촉각과 후각을 동시에 감지 가능함을 확인했다.
이러한 전자피부(e-skin)는 웨어러블 건강진단기기, 감각을 느끼는 디스플레이, 다기능성 로봇 피부 등 응용 분야가 다양하기 때문에 최근 많은 관심을 받고 있는 연구 분야다.
하지만 이제껏 보고된 대부분의 전자피부들은 압력, 응력, 터치와 같은 촉각형 자극에 대한 민감성 향상에만 초점을 두고 있어 생리학적으로 촉각형 자극뿐만 아니라 온도와 습도변화를 복합적으로 감지하는 인간의 피부를 모방하는데 큰 한계점을 가진다.
연구를 주도한 숭실대 유기신소재·파이버공학과 김도환 교수는 “향후 차세대 플렉서블 디스플레이, 극한 환경 및 사고 감지용 스마트 로봇피부 등 인간 친화적 전자기기 구현을 위한 원천기술로 응용돼 큰 부가가치를 창출할 것”이라고 말했다.
연구결과는 재료과학분야 세계적 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)’ 28호 표지논문(Front Cover)으로 이달 말에 게재될 예정이다. 현재 연구팀은 관련 기술로 2건의 국내특허를 출원한 상태다. [시사포커스 / 김유빈 기자]
